Для обеспечения функционирования сооружений ГТЭС в заданных регламентом режимах работы, улучшения технико-экономических показателей и обеспечения безопасности эксплуатации технологических сооружений в автоматизированной системе управления технологическим процессом с учётом использования попутного газа как топливо заложены следующие критерии управления: максимальная точность измерения параметров; максимум поддержки безостановочной и большого объема работы; максимальная очистка газа; максимум надёжности ведения технологического процесса.
За счёт более высокого содержания этана (С2Н6), пропана (С3Н8), бутана (С4Н10) и пентана (С5Н12) попутный нефтяной газ является "жирным" топливом по сравнению с природным газом. Поэтому узел подготовки газа занимает здесь особое положение.
Функциональная схема автоматизации узла подготовки газ представлена на рисунке 3.2.
Для автоматизации управления установки применяют дистанционные измерительные устройства и элементы автоматики, перечисленные в таблице 3.2, которые позволяют получить быструю объективную информацию о работе, оперативно и точно установить заданный режим работы.
Таблица 3.2 - Перечень средств КИПиА УПГ
Позиция
Наименование
Кол.
Примечание
1-1, 1-2, 2-1, 2-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2
Ультразвуковой сигнализатор уровня типа Magnetrol Echotel
8
1ExdibIICT6X
3-1,6-1
Датчик перепада давления типа Emerson модели 1151
2
1ExdIICT6X
7-1,8-1
Датчик давления типа Метран-100-ДИ
2
ExiaIICT5X
9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16-1
Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТСМУ типа Метран-274
8
ExiaIICT6
1-3, 2-3, 4-3, 5-3, 8-2, 8-3
Электропривод типа РэмТЭК-02.Л. 20.7000.6.60.2. V. 20. УХЛ1
6
1ExdIIBT4
7-2
Электропривод типа РэмТЭК-02. Л.44.18000.6.100.2. V.23. УХЛ1
1
1ExdIIBT4
16-2
Пускатель магнитный ПМЛ
1
Противоаварийная защита включает в себя:
- защита от превышения допустимой разницы давления на 0,1 МПа в фильтр-сепараторах. При этом регулируются клапаны для стока конденсата из фильтр-сепараторов, таким образом, чтобы нормализовать давление;
- защита от превышения давления 2,95 на входе ГТУ. При этом открывается клапан КЛ-3 на факел, чтобы нормализовать давление;
защита от превышения давления 0,3 МПа на входе котельной. Тогда узел отсечного клапана типа "нормально закрытого" КЛ-1/1 закроется, регуляторы давления КЛ-2/1,2 и узел отсечного клапана типа "нормально открытый" КЛ-1/2 откроется и при этом сбросит давление с трубопровода подачи газа на котельную.
В таблице 3.3 представлен перечень блокировок и их действий в соответствии с функциональной схемой автоматизации.
Таблица 3.3 - Блокировки и их действия
№ сценария защиты
№ позиции
Условие срабатывания
Действие защиты
1
3, 6
Превышение разницы давлений на 0,1 МПа
Регулирование клапанов КЛ-5, КЛ-6
2
7-1
Превышение давления 2,95 МПа ГТУ
Открытие клапана КЛ-3 на факел
3
8-1
Превышение давления 0,3 МПа ГТУ на входе котельной
Сброс газа на факел
Комплекс технических средств автоматизации, установленный на технологическом оборудовании, обеспечивает:
измерение температуры:
а) газа на входе теплообменников T-1/1 - T-1/4;
б) газа на выходах каждого теплообменника T-1/1 - T-1/4;
в) теплоносителя на входе теплообменников T-1/1 - T-1/4;
г) в помещении блока фильтр-сепараторов.
Для дистанционного измерения температуры используется термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом постоянного тока ТСМУ типа Метран-274-Exia (100М);
измерение давления:
а) газа на входе в ГТЭС;
б) газ на входе в котельную.
Для дистанционного измерения давления используется датчик избыточного давления типа Метран-100-Exia-ДИ с микропроцессорными электронным преобразователем с индикатором, с кодом предела допускаемой основной погрешности 0,15, с выходным сигналом 4.20 мА и линейной характеристикой;
измерение перепада давления в фильтр-сепараторах ФС-1/1, ФС-1/2 осуществляется датчиком перепада давления типа Emerson 1151 Exd с выходом 4.20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола;
контроль уровня в фильтр-сепараторах ФС-1/1, ФС-1/2 производится ультразвуковыми сигнализаторами уровня типа Magnetrol Ecotel Exia.
Рассмотрим два датчика более подробно: ультразвуковой сигнализатор уровня типа Magnetrol Ecotel 910 Exia и датчик давления типа Метран-100--ДИ-1161.
Ультразвуковой сигнализатор уровня типа Magnetrol Ecotel 910.
Контроль минимального и максимального уровня осуществляется ультразвуковым сигнализатором уровня типа Magnetrol Echotel.
Echotel 910 (рисунок 3.3) - это сигнализатор предельного уровня с преобразователем в виде зонда с ультразвуковым чувствительным элементом, выполненный в одном корпусе с двухпозиционным (DPDT) реле. Echotel 910 идеально подходит для защиты насосов (в том числе вакуумных), предотвращения переполнения резервуаров, сигнализации о достижении высокого или низкого уровня при работе с чистыми жидкостями с пеной или без нее.
Особенности:
не требует калибровки;
в стандартном исполнении имеет два электрических ввода и различные варианты корпуса;
встроенная схема усреднения сигнала гарантирует отсутствие ложных срабатываний при самом сильном пенообразовании или турбулентности;
уровень срабатывания/сигнализации определяется длиной зонда датчика, которая может быть выбрана в диапазоне от 30 мм до 2540 мм;
все материалы, контактирующие с рабочей средой - нержавеющая сталь 316/316L (1.4401/1.4404);
можно на месте выбрать "безопасный" вариант сигнализации при неисправности/обесточивании датчика: нормально закрытый или открытый контакт реле.
Рисунок 3.3 - Внешний вид Magnetrol Echotel 910
Принцип работы сигнализатора типа Echotel 910, изображенный на рисунке 3.4, заключается в использовании двух кристаллов для "передачи-приема". Электрический сигнал преобразуется в энергию ультразвука и передается через зазор к кристаллу-приемнику. Если в зазоре имеется воздух, то энергия ультразвука не будет получена приемником. Если в зазоре имеется жидкость, то энергия ультразвука преодолеет зазор и приведет в действие реле.
Электрические характеристики прибора показаны в таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Характеристики Magnetrol Echotel 910
Характеристика
Значение
Напряжение питания (±10%) при переменном токе 50-60 Гц, В
220
Напряжение питания (±10%) при постоянном токе, В
24
Потребляемая мощность, ВА, номинально
2,5
Температура электронного блока, єС
минус 40 - +70
Давление рабочей среды при минус 40 єС - +120 єС, бар
55
Время срабатывания, сек, типичное
0,5
Воспроизводимость, мм
2
Рисунок 3.4 - Принцип работы Magnetrol Echotel 910
Контроль перепада давления осуществляется датчиком перепада даления типа Emercon 1151.
Высокоточные интеллектуальные датчики давления серии 1151 обыкновенного и взрывозащищенного исполнений предназначены для точных измерений абсолютного, избыточного давлений, разности давлений газов, паров (в т. ч. насыщенных), жидкостей, уровня жидкостей (в т. ч. нагретых, химически активных) и дистанционной передачи выходных сигналов в системы автоматического контроля, регулирования и управления технологических процессов.
Множество вариантов исполнений датчиков по входным и выходным параметрам, по конструкционным материалам для любых промышленных сред позволяют выбрать наилучший для конкретного применения.
Характеристики:
- измеряемая среда: газ, жидкости (в т. ч. агрессивные);
диапазоны верхних пределов измерений, кПа:
а) абсолютное давление: 6,22 - 6895;
б) избыточное давление: 0,18 - 41369;
в) перепад давлений: 0,18 - 6895;
г) гидростатическое давление (уровень): 6,2 - 689,5;
- перенастройка диапазонов измерений: до 1-50;
- предел допускаемой основной приведенной погрешности: ±0,075%;
- выходные сигналы:
а) 4.20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола;
б) аналоговый 4.20, 10.50 мА;
в) экономичный по напряжению 0,8-3,2; 1-5 В [1].
Датчик давления типа Метран-100-Ex-ДИ-1161.
Контроль давления осуществляется датчиком давления типа Метран-100-Ex-ДИ-1161.
Датчик избыточного давления типа Метран-100-Ex-ДИ, модель 1161, поставляемый для эксплуатации на объектах АС, с материалами, контактирующими с рабочей средой, титановый сплав и 12Х18Н10Т, с микропроцессорным электронным преобразователем с индикатором, климатического исполнения УХЛ3.1, с кодом предела допускаемой основной погрешности 015, с верхним пределом измерений 16 МПа, с выходным сигналом 4.20 мА и линейной характеристикой, с ниппелем, под накидную гайку М20х1.5, со штепсельным разъемом 2РМ22Б4Ш3В1.
Контроль температуры осуществляется термопреобразователем с унифицированным выходным сигналом типа ТСМУ Метран - 274-Ex.
Предназначены для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.
Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) без применения дополнительных нормирующих преобразователей.
Напряжение питания:
от 18 до 42 В постоянного тока для термопреобразователей с выходным сигналом 4.20 мА;
36 В постоянного тока - для термопреобразователей с выходным сигналом 0.5 мА. Допускаемое отклонение напряжения питания - не более ±2%;
от искробезопасных цепей блоков питания (барьеров), имеющих вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "уровня "ia""" для взрывоопасных смесей группы IIC по ГОСТ 12.1.011 с напряжением холостого хода не более 24 В, током короткого замыкания не более 120 мА - для термопреобразователей исполнения "Exia".
Потребляемая мощность:
не более 0,9 Вт - для термопреобразователей обыкновенного исполнения;
не более 0,5 Вт - для термопреобразователей взрывозащищенного исполнения.
